王 伟 白 晖 周金玲 常 青 王岳恒

慢性肾脏病是冠状动脉粥样硬化性心脏病、慢性心力衰竭等常见心血管疾病的独立危险因素［1］。血流向量成像（vector flow mapping，VFM）技术可以反映左室整体功能和心血管系统维持血液循环相对稳定的能力［2］。本研究拟应用VFM 技术分析处于不同心功能状态的慢性肾脏病患者各个时相平均EL变化特点，旨在从流体动力学角度探索其早期、定量评价慢性肾脏病患者左室功能的应用价值。

资料与方法

一、研究对象

选取2018年2～12月于我院诊治的慢性肾脏病患者61 例，根据所测左室射血分数（LVEF）进行分组：LVEF≥50%者42 例（A 组），男27 例，女15 例，年龄24～72岁，平均（53.52±10.93）岁；LVEF<50%者19例（B组），男9 例，女10 例，年龄22～75 岁，平均（57.64±10.9）岁。纳入标准：①病例组患者均符合肾脏病预后质量指南（KDOQI）慢性肾脏病诊断标准［3］；②基础心率为窦性心律。排除标准：①先天性心脏病、心律失常、伴有中度以上反流瓣膜病、先天性肺动脉高压；②免疫系统疾病或肺部疾病引起的肺动脉高压；③各种心肌病、心肌梗死病史或由于心肌梗死引起的缺血性心肌病；④冠状动脉粥样硬化性心脏病、有心脏手术史及中量以上心包积液者。另选同期我院健康体检者38例作为正常对照组，男 21 例，女 17 例，年龄 23 ～ 67 岁，平均（41.5±12.83）岁。三组年龄、性别等一般资料比较差异均无统计学意义。本研究经我院医学伦理委员会批准，入选者均知情同意。

二、仪器与方法

1.仪器：使用日立Aloka ProSound F 75 彩色多普勒超声诊断仪，UST-52105 探头，频率3.5～5.0 MHz；配备DAS-RS1图像后处理工作站。

2.常规超声心动图检测：嘱受检者取左侧卧位，连接肢导心电图，应用常规超声心动图测量左室后壁厚度（LVPW）、室间隔厚度（IVS）、左室舒张末内径（LVDd）、左室质量指数（LVMI）、左房内径（LAD）、左房最大容积指数（LAVImax）、舒张期二尖瓣跨瓣血流速度E峰及A峰（E、A）；组织多普勒分别测量室间隔侧及左室侧壁侧二尖瓣环运动速度［e’（septal）、e’（lateral）］、心肌做功指数（Tei指数）；M型超声测量LVEF。

3.VFM图像采集及分析：VFM模式下，采集连续3个心动周期心尖三腔及二腔观的二维及血流动态图像。在保证感兴趣区完整的前提下，调整血流模式参数设置，获得彩色扫描区域最高帧率，存储并导入工作站进行分析。于心脏三腔及两腔观选取最清晰的一帧手动描记心内膜边界，软件自动跟踪其剩余帧数心内膜。然后依据时间-流量曲线及瓣膜开闭情况将1 个完整心动周期分为4个时相：左室充盈早期、左房收缩期、等容收缩期及射血期，手动确定时相后勾画并计算每个时相对应的平均EL，即E-EL-ave、A-EL-ave、I-EL-ave及Ej-EL-ave。

三、统计学处理

结 果

一、各组左室血流能量损耗参数变化

1.A 组 E-EL-ave、A-EL-ave、I-EL-ave 及 Ej-EL-ave均高于正常对照组，差异均有统计学意义（均P<0.05）；B 组 A-EL-ave 高于正常对照组，Ej-EL-ave 低于正常对照组，差异均有统计学意义（均P<0.05）。见表1。A组各个时相能量损耗图较正常对照组和B 组更加鲜亮，B 组射血期能量损耗图较正常对照组和A 组更加暗淡，见图1。

表1 各组左室血流能量损耗参数比较（） J·m-1·s-1

表1 各组左室血流能量损耗参数比较（） J·m-1·s-1

与正常对照组比较，aP<0.05；与 A 组比较，bP<0.05。E-EL-ave：左室充盈早期平均能量损耗；A-EL-ave：左房收缩期平均能量损耗；I-EL-ave：等容收缩期平均能量损耗；Ej-EL-ave：射血期平均能量损耗

Ej-EL-ave 5.49±1.43 9.63±2.92a 3.79±0.89ab 60.56<0.000组别正常对照组A组B组F值P值E-EL-ave 6.16±2.19 10.15±3.67a 8.13±4.65 7.98 0.001 A-EL-ave 3.26±1.82 8.33±3.49a 8.67±4.28a 18.91<0.000 I-EL-ave 4.34±2.00 7.17±5.30a 4.32±1.17 6.89 0.002

2.Ej-EL-ave 在正常对照组、A 组、B组表现出双相变化趋向，在A组最高，在B组最低，见图2。

二、各组常规超声心动图参数比较

与正常对照组比较，A、B 组LVPW、IVS 均增厚，LVMI、LAVImax、A、E/e’均升高，E/A、e’（septal）、e’（lateral）均降低；与 A 组比较，B 组 LVDd 、LAD、LAVImax 均升高，LVEF、A 均降低，差异均有统计学意义（均P<0.05）。见表2。

三、ROC曲线分析

图1 各组不同时相VFM图

图2 Ej-EL-ave在正常对照组、A组、B组变化的箱式图

A 组 LVEF、I-EL-ave、Ej-EL-ave 诊断慢性肾脏病患者早期左室功能受损的曲线下面积分别为0.460、0.647、0.907。当 Ej-EL-ave>8.01 J·m-1·s-1时，其预测慢性肾脏病患者早期左室功能受损的敏感性、特异性分别为97.4%、73.8%。见图3。 B 组 I-EL-ave、Ej-EL-ave 诊断慢性肾脏病左室收缩功能减低的曲线下面积分别为0.453、0.861。当Ej-EL-ave<3.978 J·m-1·s-1时其预测慢性肾脏病患者LVEF<50%的敏感性、特异性分别为89.5%、66.7%。见图4。

四、相关性分析

影响慢性肾脏病患者各个时相能量损耗的相关性分析结果显示，E与E-EL-ave呈正相关（r=0.646，P<0.01）；A、E/e’、LAVImax、E/A与A-EL-ave均相关（r=0.740、0.550、0.473、-0.528，均P<0.01）；LVEF 与 Ej-EL-ave呈正相关（r=0.636，P<0.01），见图5。

表2 各组常规超声心动图参数比较（）

表2 各组常规超声心动图参数比较（）

与正常对照组比较，aP<0.05；与A组比较，bP<0.05。LVMI：左室质量指数；Tei指数：心肌做功指数；IVS：室间隔厚度；e’（septal）：室间隔侧二尖瓣环运动速度；e’（lateral）：左室侧壁侧二尖瓣环运动速度；LVPW：左室后壁厚度；LVDd：左室舒张末内径；LVEF：左室射血分数；E：舒张期二尖瓣跨瓣血流速度E峰；A：舒张期二尖瓣跨瓣血流速度A峰；LAD：左房内径；LAVImax：左房最大容积指数；e’：室间隔侧与侧壁侧二尖瓣环运动速度平均值

组别正常对照组A组B组F值P值LVMI（g/m²）68.4±13.3 116.6±33.4a 131.9±47.8a 28.03<0.000 Tei 指数0.3±0.1 0.4±0.1 1.4±0.2ab 2.11 0.127 IVS（mm）8.16±1.0 11.8±2.2a 11.7±1.9a 43.98<0.000 e’（septal）（cm/s）9.5±2.3 5.7±1.8a 5.2±0.9a 49.62<0.000 e’（lateral）（cm/s）13.2±4.0 8.9±2.6a 7.7±3.1a 23.51<0.000 LVPW（mm）8.0±0.8 10.4±1.9a 10.8±2.0a 24.78<0.000 LVDd（mm）46.6±3.9 49.7±5.0 54.8±6.0ab 18.87<0.000 LVEF（%）67.5±4.6 60.72±4.5 42.86±7.5ab 164.11<0.000组别正常对照组A组B组F值P值E（cm/s）70.6±13.2 71.5±13.3 71.4±20.7 0.03 0.975 A（cm/s）56.7±16.2 87.4±21.3a 72.7±16.8ab 26.19<0.000 E/A 1.3±0.5 0.8±0.1a 1.1±0.4a 15.24<0.000 LAD（mm）30.7±3.3 37.4±4.4a 42.5±5.8ab 54.92<0.000 LAVImax（ml/m²）23.6±4.2 36.9±8.7a 50.4±14.7ab 60.75<0.000 E/e’6.6±1.7 10.0±1.9a 12.0±3.4a 28.40<0.000

图3 LVEF、I-EL-ave、Ej-EL-ave 预测慢性肾脏病患者早期左室功能受损的ROC曲线图

图4 I-EL-ave、Ej-EL-ave 预测慢性肾脏病患者LVEF<50%的ROC曲线图

图5 Ej-EL-ave与LVEF的相关性分析散点图

讨 论

慢性肾脏病患者左室功能障碍发生率较高，研究［4］表明在慢性肾脏病发病早期，其心脏结构已发生细微改变，心脏功能有所减低，若未进行干预，则可进展为不可逆转的心力衰竭。因此，早期发现其心脏功能异常对改善患者预后意义重大。本研究结果发现A组LVPW、IVS 均增厚，LVMI、LAVImax、A-wave、E/e’均升高，E/A、e’（septal）、e’（lateral）均降低，分析这可能与心肌重构和左室前、后负荷增加等因素有关。但A组与正常对照组LVEF 比较差异无统计学意义，提示应用常规超声心动图评估慢性肾脏病患者左室收缩功能有一定局限性。

应用斑点追踪技术可以早期检测慢性肾脏病患者左室心肌功能受损情况［5］。较单纯评价心脏结构和功能而言，全面评价心腔内血流状态及动力学变化更能真实地反映患者心功能状态。VFM 是一种基于彩色多普勒成像及斑点追踪，以速度向量反映血流速度大小和方向，并能够可视化呈现心腔内血流状态的超声新技术，其衍生的EL 是由涡流环、左室侧壁与血流之间的粘滞摩擦引起的，在血流模式变化大的位点较大，在层流的位点较小，可以反映心腔内血流流动的效率及早期受损的血流流场情况［6］。本研究结果显示，A 组LVEF 与正常对照组比较差异无统计学意义时，I-EL-ave、Ej-EL-ave较正常对照组增加（均P<0.05）。这是因为正常情况下，等容收缩期的涡流以顺时针方向将流入道的血流转向流出道，同时储存能量，在收缩期时涡流转为层流，进而以最小耗能方式帮助射血。该机制可以防止血流分散，避免过度消耗腔内血流动能。而A组患者的结构性因素变化会引起心腔内涡流运动状态、大小、持续时间的改变，进而破坏涡流高效的运动模式，影响了血流势能、动能的转换并增加血液的湍流，从而增加心脏能量耗损及额外做功［7］，这是左室泵功能减低的早期表现。本研究发现，与LVEF 相比，I-EL-ave、Ej-EL-ave 对慢性肾脏病早期左室功能受损的诊断效能较高，尤其是Ej-EL-ave 的诊断效能最高；且Ej-EL-ave 对于LVEF<50%的慢性肾脏病患者的诊断效能也高于I-EL-ave ，当Ej-EL-ave<3.978 J·m-1·s-1时 ，可 以预 测慢 性肾脏 病患 者LVEF<50%。由此可见，Ej-EL-ave 较LVEF 可以更敏感地反映慢性肾脏病患者早期心功能受损情况及其受损程度。本研究还发现A组E-EL-ave、A-EL-ave均较正常对照组增加（均P<0.05），这是因为A 组患者心脏结构改变及增加的心室壁僵硬度可引起血流速度与方向的改变，进而增加血液间、血液与室壁间摩擦。由此可见，慢性肾脏病患者EL的增加为左室收缩及舒张功能的早期受损情况提供了可靠的流体力学依据。

研究［8］证实当收缩功能下降时，舒张早期血流动力学严重受损。本研究发现随着慢性肾脏病患者心功能的减低，E-EL-ave 有减低的趋向，但A、B 组间比较差异无统计学意义，可能与本研究样本量少有关。而Ej-EL-ave 在慢性肾脏病不同心功能情况下表现出双相行为，在A组患者中最高，在B组患者中最低。A组患者Ej-EL-ave 的增加，表明存在一种新的流体-组织-动力学平衡，可以作为补偿机制维持足够的LVEF。而当慢性肾脏病患者LVEF<50%时，Ej-EL-ave 减低，究其原因，根据能量守恒定律，收缩期血流的动能来源于心肌收缩产生的机械能及舒张期进入左室内的血液动能［9］。舒张期心室抽吸作用是由心肌收缩这一主动耗能过程引起，随着左室收缩能力下降，机械能减少，心力衰竭时心肌纤维的走行及运动发生变化，导致心室抽吸能力减弱，使得舒张期进入左室血液动能也减低，因此患者收缩期血流的动能减低，由此动能转化而来的热能也随之减低。由此可见，慢性肾脏病心力衰竭患者收缩期EL 的减低反映了左室泵功能的衰退。

本研究相关性分析发现，舒张早、晚期充盈速率与舒张早晚期EL明显相关，且与左室充盈压相关的E/e’、LAVImax与舒张期EL也有很好的相关性，这与研究［10］报道一致。本研究还发现慢性肾脏病患者LVEF 与Ej-EL-ave 呈正相关，说明血流能量损耗参数在血流动力学方面对左室收缩功能评估具有补充作用，可作为慢性肾脏病患者左室功能定量评估的辅助工具。

综上所述，血流能量损耗参数虽然不能替代常规评价左室功能的参数，但在血流动力学方面可作为早期、定量评价慢性肾脏病患者左室功能障碍的补充指标。但本研究结论还需要进行大规模的纵向研究进一步证实；另外，VFM 在二维彩色多普勒超声基础上对血流速度向量的分析，不能真实反映心腔内的三维血流信息，有待今后进一步完善该技术。